中国石油大学（华东）2004年化工原理（含答案）考研真题

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石油大学（华东）

2004年工程硕士研究生入学考试试题

考试科目：化工原理总3页第1页

一、选择及填空题（共30分）

1.某稳定流动管路，流体在流经一半开闸阀后，其质量流量，总机械能。

A变大B变小C不变D不一定

2.如在测定离心泵的性能曲线时，错误地将压力表安装在泵出口调节阀以后，则操作时压力表读数（表

压）将。

A随真空表读数的增大而减小B随流量的增大而减小

C随泵的实际扬程增大而增大D随流量的增大而增大

3.离心式水泵吸入管路漏入过量的空气后，将发生现象，当离心式水泵入口压力低于被输

送液体的饱和蒸汽压时，将发生现象。

A气蚀B气浮C过载D气缚

4.灰体辐射能力同温度下黑体辐射能力；灰体的吸收率该灰体的黑度。

A大于B小于C等于D不确定

5.实验室用水吸收NH3的过程，气相中的浓度梯度液相中的浓度梯度（均已换算为相应的液相

组成）；气膜阻力液膜阻力。

A大于B小于C等于D不确定

6.下列情况不是诱发降液管液泛的原因。

A气液负荷过大B过量雾沫夹带C塔板间距过小D过量漏液

7.精馏的操作线是直线，主要基于如下原因。

A理论板假定B理想物系C恒摩尔假定D塔顶泡点回流

8.有一黑表面，当其温度分别为327℃和27℃时，向外辐射的能量之比为。

A2B4C8D16

9.用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量倍。假定液面高度、管

长、局部阻力及摩擦系数均不变，且管路出口处的流体动能项可忽略。

10.某设备上，真空表的读数为80mmHg，其绝压＝kgf/cm2＝Pa，该地区大

气压强为720mmHg。

11.降液管内停留时间太短会造成，而泛点率过大则会造成,

气相流速太小会造成。

考试科目：化工原理总3页第2页

12.萃取操作选择萃取剂的原则为（写出两条）：；

32

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。

二、问答题(下面两题任选一题)（共10分）

1.试分析造成加热炉热效率低的可能原因（至少提出三条），并阐述它们是如何影响热效率的。

2.根据所学知识，设计一实验用于测定离心泵的特性曲线。请画出实验流程示意图、写出主要的设备

名称及所需测定的主要参数。

三、计算题（60分）

1．（15分）用离心泵将20℃的水从储水池打入一高位槽，已知水的物性参数如下:密度ρ为

998.2kg/m3，粘度μ为1.005cP。已知泵入口真空表读数为400mmHg，输送管路为Φ108×4mm的钢管，

总长度（包括当量长度）为50m，其中吸入管路长度为6m（包括当量长度），储水池与高位槽两液面高

度差为30m，管路摩擦系数λ为0.02，流量为45m3/h，压力表和真空表之间的垂直距离为20cm。压力

表和真空表之间的阻力损失可以忽略不计，试问：

（1）泵的扬程；

（2）泵出口处压力表的读数,MPa。

2．（10分）某板框压滤机有10个边长为1m的正方形滤框，在2kgf/cm2的表压下对某悬浮液进行

恒压过滤。在该操作压力下，过滤常数为K=1.5×10-4m2/s，滤饼与滤液的体积比为0.04m3/m3，整理、

装卸等辅助时间为20min。滤饼不洗涤，过滤介质阻力可以忽略不计。

试计算：

(1)过滤10min时所得滤液体积；

(2)若板框压滤机滤框的厚度为40mm，求该板框压滤机的生产能力？m3/h。

考试科目：化工原理总3页第3页

3．（15分）在某厂一套管换热器中，将溶液与冷却水进行逆流换热。溶液走壳程，流量为500kg/h，

比热为3.35kJ/(kgK)，从150℃冷却到80℃；冷却水走管程，从15℃加热到40℃。已知壳程的对

33

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2

流传热系数o2000W/(mK)，换热管的尺寸为252.5mm，管壁的导热系数

45W/(mK)；水的物性为：0.801cP，Cp4.187kJ/(kgK)，0.618W/(mK)，

995.7kg/m3。污垢热阻忽略不计，试求：

（1）换热器的热负荷Q,kW；

（2）冷却水的流量w2,kg/h；

（3）传热过程的总传热系数2。

Ko,W/(mK)

4.（10分）逆流操作的吸收塔中，用清水吸收空气中所含的丙酮蒸汽，进塔气体中含丙酮0.03

（摩尔分率），需在该塔中将丙酮吸收掉95%，空气入塔流率V=72kmol/（m2·h），相平衡关系为：

*32

Y1.75X，体积总传质系数KYa＝0.016kmol/（m·s），用水量为2500kg/(m·h)。试求：

(1)气相出口浓度y2；

(2)用水量为最小用水量的多少倍；

(3)填料层高度h，m。

5.（10分）在连续精馏塔内分离苯-甲苯溶液，过冷液体进料，q1.26。已知操作线方程为：精

馏段y0.76x0.23；提馏段y1.2x0.02。

试求：

（1）塔顶轻组份的组成xD；

（2）塔底轻组份的组成xW；

（3）进料中轻组份的组成xF。

34

4

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2004年工程硕士研究生入学考试试题答案

一、选择及填空题（共30分）总7页第1页

1.某稳定流动管路，流体在流经一半开闸阀后，其质量流量C，总机械能B。

A变大B变小C不变D不一定

2.如在测定离心泵的性能曲线时，错误地将压力表安装在泵出口调节阀以后，则操作时压力表读数（表

压）将D。

A随真空表读数的增大而减小B随流量的增大而减小

C随泵的实际扬程增大而增大D随流量的增大而增大

3.离心式水泵吸入管路漏入过量的空气后，将发生D现象，当离心式水泵入口压力低于被输送

液体的饱和蒸汽压时，将发生A现象。

A气蚀B气浮C过载D气缚

4.灰体辐射能力B同温度下黑体辐射能力；灰体的吸收率C该灰体的黑度。

A大于B小于C等于D不确定

5.实验室用水吸收NH3的过程，气相中的浓度梯度A液相中的浓度梯度（均已换算为相应的液相

组成）；气膜阻力A液膜阻力。

A大于B小于C等于D不确定

6.下列情况D不是诱发降液管液泛的原因。

A气液负荷过大B过量雾沫夹带C塔板间距过小D过量漏液

7.精馏的操作线是直线，主要基于如下原因C。

A理论板假定B理想物系C恒摩尔假定D塔顶泡点回流

8.有一黑表面，当其温度分别为327℃和27℃时，向外辐射的能量之比为D。

A2B4C8D16

9.用管子从高位槽放水，当管径增大一倍，则水的流量为原流量42倍。假定液面高度、管长、局部

阻力及摩擦系数均不变，且管路出口处的流体动能项可忽略。

10.某设备上，真空表的读数为80mmHg，其绝压＝0.87kgf/cm2＝85326Pa，该地区大

气压强为720mmHg。

11.降液管内停留时间太短会造成过量气泡夹带，而泛点率过大则会造成过量雾沫夹

带，气相流速太小会造成漏液。

总7页第2页

12.萃取操作选择萃取剂的原则为（写出两条）：选择性系数β比较大；

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易于与被萃取物分离。

二、问答题（共10分）

1.试分析造成加热炉热效率低的可能原因（至少提出三条），并阐述它们是如何影响热效率的。

答：①过剩空气系数α过大，致使烟气量增大，烟气带走热量增加，使η下降；

②炉体密封不严，致使大量空气进入炉膛，烟气量增加，使η下降；

③火嘴雾化燃烧效果不好，燃料燃烧不充分，使η下降。

2.根据所学知识，设计一实验用于测定离心泵的特性曲线。请画出实验流程示意图、写出主要的设备

名称及所需测定的主要参数。

答：实验装置：离心泵，真空表、压力表、功率表、转速表、

温度计，流量计。

所需测定的主要参数：离心泵进出口压力，电机功率及转速，

水的温度，流体流量。

三、计算题

1．（15分）用离心泵将20℃的水从储水池打入一高位槽，已知水的物性参数如下:密度ρ为

998.2kg/m3，粘度μ为1.005cP。已知泵入口真空表读数为400mmHg，输送管路为Φ108×4mm的钢管，

总长度（包括当量长度）为50m，其中吸入管路长度为6m（包括当量长度），储水池与高位槽两液面高

度差为30m，管路摩擦系数λ为0.02，流量为45m3/h，压力表和真空表之间的垂直距离为20cm，压力

表和真空表之间的阻力损失可以忽略不计，试问：

（1）泵的扬程；

（2）泵出口处压力表的读数,MPa。

解：（1）泵的扬程

在两液面间列柏努利方程

pu2pu2

11zH22zH

g2g1eg2g2f12

总7

页第3页

其中p1p20（表压）ｕ１＝ｕ２0

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He(z2z1）Hf12

lu2

(zz）总

21d2g

501.592

300.0231.3(m)

0.129.807

（2）在真空表和压力表之间列柏努利方程式

u2u2

pgzgHepgzgH

323424f34

p4p3g(z3z4)gHegHf34

代入数据

400

p101325998.29.807(0.2)998.29.80731.30

4760

2.51105(Pa)0.251MPa

2．（10分）某板框压滤机有10个边长为1m的正方形滤框，在2kgf/cm2的表压下对某悬浮液进

行恒压过滤。在该操作压力下，过滤常数为K=1.5×10-4m2/s，滤饼与滤液的体积比为0.04m3/m3，整

理、装卸等辅助时间为20min。滤饼不洗涤，过滤介质阻力可以忽略不计。请计算：

(1)过滤10min时所得滤液体积；

(2)若板框压滤机滤框的厚度为40mm，求该板框压滤机的生产能力？m3/h。

解：(1)过滤10min时所得滤液体积

A1021120(m2)

根据公式，得

VKA21.510420210606(m3)

（2）板框压滤机的生产能力

3

V饼10.04100.4(m)

V0.4

V饼10(m3)

液C0.04

总7页第4页

V2102

1666.7(s)27.78(min)

KA21.5104202

V10

Q0.209(m3/min)12.56m3/h

d27.7820

37

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3．（15分）在某厂一套管换热器中，将溶液与冷却水进行逆流换热。溶液走壳程，流量为500kg/h，

比热为3.35kJ/(kgK)，从150℃冷却到80℃；冷却水走管程，从15℃加热到40℃。已知壳程的对

2

流传热系数o2000W/(mK)，换热管的尺寸为252.5mm，管壁的导热系数

45W/(mK)；水的物性为：0.801cP,Cp4.187kJ/(kgK)，0.618W/(mK)，

995.7kg/m3。污垢热阻忽略不计，试求：

（1）换热器的热负荷Q,kW；

（2）冷却水的流量w2,kg/h；

（3）传热过程的总传热系数2。

Ko,W/(mK)

解：（1）换热器的热负荷

500

QwC(TT)3.35103(15080)3.26104(W)

1p1123600

（2）冷却水的流量

w1Cp1(T1T2)w2Cp2(t2t1)

5003.35(15080)w24.187(4015)

解得w21120(kg/h)

（3）传热过程的总传热系数

1120

0.02

36000.022

du

Rii42.47104

ei0.801103

C4.1871030.801103

Pp5.43

r0.618

0.80.4

i0.023ReiPr

di

0.618

0.023(2.47104)0.85.430.4

0.02

4567(W/(m2K))

总7页第5页

1

K

o1dbd1

oo

ididmo

1

1252.5103251

4567204522.52000

1197(W/(m2K))

38

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4.（10分）逆流操作的吸收塔中，用清水吸收空气中所含的丙酮蒸汽，进塔气体中含丙酮0.03

（摩尔分率），需在该塔中将丙酮吸收掉95%，空气入塔流率V=72kmol/（m2·h），相平衡关系为：

*32

Y1.75X，体积总传质系数KYa＝0.016kmol/（m·s），用水量为2500kg/(m·h)，试求：

(1)气相出口浓度y2；

(2)用水量为最小用水量的多少倍；

(3)填料层高度h，m。

y10.03

解：(1)Y10.0309

1y110.03

3

Y2(1)Y1(10.95)0.03091.5510

Y1.55103

2

y230.00155

1Y211.5510

LYY0.03091.55103

(2)()121.66

VminX*X0.0309

120

1.75

L

LV()721.66119.52

minVmin

2500

L

181.16(kmol/（m2·h）)

Lmin119.52

(3)由全塔的物料衡算

V(Y1Y2)L(X1X2)

V72

XYYX(0.03091.55103)1.52102

1L1222500

18

①对数平均推动力法：

2

Y1Y1Y1*0.03091.751.52100.0043

总7页第6页

33

Y2Y2Y2*1.551001.5510

3

Y1Y20.00431.55103

Ym2.69510

Y10.0043

nn3

Y21.5510

YY0.03091.55103

12

NOG310.89

Ym2.69510

V72/3600

HOG1.25m

KYa0.016

ZHOGNOG1.2510.8913.6m

39

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②数学分析法：

mV1.7572

S0.9072

L2500

18

1Y1mX2

NOGln1SS

1SY2mX2

10.030900

ln10.90720.9072

10.90721.551030

10.93

ZHOGNOG1.2510.9313.7m

5.（